中国绿色智能铸造发展路线图 （征求意见稿） 征求意见稿）中国智能铸造产业联盟 2018 年 4 月前 言 近年来，我国在铸造技术创新、行业进步等方面取得了显著成果。
产 业规模持续增长，2016 年中国各类铸件总产量 4720 万吨，较 2015 年增长 3.51%，已连续 18 年居世界首位。
产品结构进一步优化，从铸件材质结构 变化上看， 2016 年铝合金铸件增长 13.11%， 球墨铸铁件增长 4.76%， 铝(镁) 合金铸件产量占比达 14.6%(2015 年为 13，4%)。
汽车产量及结构的变化对 铸件需求影响明显，汽车铸件占比接近 1/3，达 29，9%。
产品质量稳步提 高，关键铸件自主制造能力得到进一步提升。
产业布局渐趋合理，铸造产 业集群（园区）和基地的建设得到了较快的发展。
尽管近年来我国铸造行业发展取得了较大进步，但全行业整体上仍处 于粗放式发展方式，高投入、高消耗、高污染、低产出、低效益特征明显。
总体存在生产环境差、劳动强度大、效率低、铸件质量不高、环境污染等 问题，在产业结构、质量效益、自主创新能力、工艺装备、能源资源利用 效率等方面与国际先进水平和社会期望差距明显，转型升级任务紧迫而艰 巨。
传统铸造是典型的劳动密集型行业，在造型、熔炼加料、浇注、铸件 精整等生产环节中人工操作劳动强度很大，从业人员流失严重；吨铸件能 耗平均水平是工业发达国家的 2 倍或更多；每年废气排放量约 165 万立方 米，粉尘 90 万吨，废渣 530 万吨；我国铸造企业旧砂再生回用率一般在 30%～60%，一些小型铸造厂对旧砂甚至不回用，直接外排，这导致每年废 砂排放量达到 1800 万～2250 万吨，对环境造成的污染十分严重。
铸造高污染、高能耗，人才流失，究其原因，我国的工艺水平仍与发 达国家有差距，且行业发展水平参差不齐，既有一批工艺装备水平先进、 环保设备完善的骨干铸造企业，也并存着大量仍采用落后工艺、环保治理 不到位的落后企业。
铸造工艺生产流程中，高能耗低产出导致排放量增加； 基础材料研究落后，在使用过程中排放物浓度高、成分复杂，增加了治理 的难度；国内铸造装备水平已有提升，但在减少排放和增加操作安全性方 面重视不够。
在我国砂型铸造、消失模铸造、熔模铸造、压力铸造、反重力铸造、 挤压铸造等各类不同的铸造技术中，企业间技术装备水平差距较大，先进 装备从国外进口居多；关键装备重点控制参数不到位，影响铸造工艺的稳 定性；国产装备可靠性不足，其自动化、数字化、智能化程度不高；铸件 的技术含量和附加值较低，铸造产业高质量发展问题很大程度上制约了我 国铸造行业由大变强。
为加速我国制造业转型升级、提质增效，国务院发布实施了《中国制 造 2025》规划体系，并将智能制造作为主攻方向，《中国制造 2025》终极 目标就是把互联网、物联网引入制造业，使产品的生产达到高技术、高质 量、高效率、智能化。
未来铸造行业的发展趋势是向大型化、轻量化、精 确化、智能化、数字化、网络化及清洁化的方向发展。
在《工业绿色发展规划（2016-2020 年）》中提出要全面落实制造强 国战略，坚持节约资源和保护环境基本国策，高举绿色发展大旗，紧紧围 绕资源能源利用效率和清洁生产水平提升， 以传统工业绿色化改造为重点，以绿色科技 创新为支撑， 以法规标准制度建设为保障， 实施绿色制造工程， 加快构建绿色制造体系，大力发展绿色制造产业，推动 绿色产品、绿色工 厂、绿色园区和绿色供应链全面发展，建立健全工业绿色发展长效机制， 提高绿色国际竞争力，走高效、清洁、低碳、循环的绿色发展道路，推动 工业文明与生态文明和谐共融，实现人与自然和谐相处。
在《铸造行业“十三五”发展规划》中也提到，要推进中国铸造业绿 色化进程，将绿色铸造理念贯穿铸造生产的全过程，做到减量化、再循环、 再利用，实现铸造全过程节能减排。
推进铸造行业转型升级，应重点贯彻 环保、安全等法律法规和相关产业政策，促进铸造企业绿色规范发展，加 快淘汰落后产能，促进优势产能培育及健康发展，大力推动绿色技术创新， 不断提高绿色制造管理水平，实现经济、社会和生态效益共赢。
在《智能制造发展规划（2016-2020 年）》提到，智能制造是基于新 一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、 服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自 适应等功能的新型生产方式。
加快发展智能制造，是培育我国经济增长新 动能的必由之路，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于推 动我国制造业供给侧结构性改革，打造我国制造业竞争新优势，实现制造 强国具有重要战略意义。
该规划指导思想中也提出，“十三五”期间要同 步实施数字化制造普及、智能化制造示范引领，以构建新型制造体系为目 标，以实施智能制造工程为重要抓手，着力提升关键技术装备安全可控能 力，着力增强基础支撑能力，着力提升集成应用水平，着力探索培育新模 式，着力营造良好发展环境，为培育经济增长新动能、打造我国制造业竞争新优势、建设制造强国奠定扎实的基础。
权威机构研究提出，先进制造技术和新一代人工智能技术深度融合， 形成了新一代智能制造。
新一代智能制造的主要特征表现在制造系统具备 了学习能力。
多位院士及专家指出新一代智能制造是真正意义上的智能制 造，全球范围内新一轮科技革命与产业变革正在孕育兴起，互联网、大数 据、人工智能与实体经济深度融合，3D 打印、机器人等新兴技术的创新应 用加速，正在对产业发展和分工格局带来深刻影响，新的生产方式、产业 形态、商业模式正加速形成。
同时，新一代智能制造正在培育中，这将是 真正意义上的智能制造，是我国制造业实现“换道超车”的重大机遇。
数 字化网络化智能化技术在制造业广泛应用， 制造系统集成式创新不断发展， 形成了新一轮工业革命的主要驱动力。
智能铸造，是以数字化、网络化和智能化为主攻方向，应用物联网、 大数据、人工智能等先进技术，建设智能铸造工厂，加强铸造技术装备研 发，应用精准控制及高效运行的数字化智能化铸造系统及装备，优化铸造 工艺，提升铸造工艺及过程质量的控制水平，创新铸造生产流程，提升铸 件综合质量，生产高附加值铸件，缩短产品制造周期，显著提升技术经济 效益，最终实现铸造产业的智能转型升级。
当前正值我国铸造行业加速结构调整和转型升级的关键时期，全行业 要深入贯彻落实十九大报告精神，贯彻新发展理念，推进高质量发展，优 化产业结构、促进全产业链提升；要推进智能制造，提高行业总体水平； 要培育产业集群，促进大中小企业融通发展；要贯彻绿色发展理念，构建低碳循环发展新体系；要深化国际交流与合作，培育发展新动力。
铸造行业需准确把握绿色智能制造内涵特征， 深刻理解绿色智能制造 政策导向，结合铸造行业实际提出铸造企业绿色智能转型的建议，探索符 合自身实际的模式，创新产品、创新生产过程、创新经营模式，打造示范 工厂，加快向服务型制造企业转型，促进铸造行业由大变强。
绿色智能铸造是铸造行业转型升级的必由之路。
《中国绿色智能铸造 关键共性技术路线图》是由中国智能铸造产业联盟组织编制，展望我国铸 造行业在未来十年实现智能创新、绿色跨越、引领未来的战略路线图，路 线图包含绿色、智能两个方面的具体内涵，从材料、设计、工艺、运行四 个方面提出了铸造行业转型升级的技术发展路径和方向，将为中国铸造业 迈向绿色和智能发展的提供支持和参考。
李克强总理在 2018 年政府工作报告中提出：集众智汇众力，一定能跑 出中国创新“加速度”。
我们也期望在《中国绿色智能铸造关键共性技术 路线图》的指引下，各单位能够全力以赴，通力合作，一起跑出我国铸造 创新的“加速度”。
第一章中国绿色智能铸造发展路线图 （20182018-2028） 2028）类别 1：材料 发展方向 第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028高合金耐热钢材料和低温用铸钢材料 硅强化铁素体球墨铸铁 等温淬火球墨铸铁（ADI） 蠕墨铸铁、球墨铸铁冶炼在线检测与控制技术研究 高强度高韧性珠光体球墨铸铁 合金材料 高强度低温高韧性铁素体球铁 高强度、高韧性铸造铝、镁合金等有色合金 奥氏体锰钢合金、含碳化物球墨铸铁合金等高性能耐磨材料 高性能金属复合材料 提升有色合金材料的压铸性能和使用性能 环保型高温耐火材料 辅助材料 熔模铸造工艺中蜡的替代材料类别 1：材料 发展方向 第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028砂型粘结剂替代材料 低苯含量消失模泡沫材料 高性能、低成本铸造增材制造用粘结剂 高性能、低成本铸造增材制造用粉末/颗粒/线形材料 开发铸造材料数据库系统 建立材料性能预测数字化模型 材料研发支 持系统 增材制造用材料工艺性能评估系统 铸造新材料污染物含量评估系统类别 2：设计 发展方向 第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028生态优先、可持续发展的铸造企业总体规划设计 资源集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化的工厂设计规划 铸造工 综合采用多种环保节能和智能技术的铸造工厂设计模拟 厂设计 铸造车间的数字化/智能化设计 提高铸造作业流程设计的人机工程学应用 基于增材制造的铸造工艺设计 铸造全流程工艺参数库、专家库、知识库建立 铸造工 艺设计 典型关键铸件铸造工艺全流程数值模拟分析 铸造工艺的自动化、智能化设计 铸造关键过程的仿真分析 铸件材料（化学成分、组织、性能）的优化设计 铸造产 品设计 材料轻量化，满足高质量/轻量级铸件需求类别 2：设计 发展方向 第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028开发铸件结构分析软件，实现铸件的集成化、轻量化设计 模具、金属铸型的优化设计类别 3：工艺第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028利用增材制造技术实现模具优化设计、原型制造 复杂精密结构模具的一体化成型 模具制 造 真空消失模工艺的绿色优化 消失模高效制造技术 推广铸造砂型 3D 打印等增材制造工艺技术 大（重）型铸件砂型快速、低成本成形技术研究研究近净成形工艺，确保铸件轻量化的铸型成形技术开发 铸型成 精密组型（芯）技术 形 利用增材制造技术实现无模铸造 壳型精密铸造技术及装备 多流、多样可控的射砂系统及装备类别 3：工艺第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028取芯、清砂、翻转、流涂、组型机器人技术 铸型质量在线检测及设备 铸型成 高可靠、长寿命金属铸型制备技术 形 砂处理绿色环保技术 铸造用砂热法再生及其他再生利用技术及装备 精确、高效、自动化加配料技术及设备 液态金属质量炉前检查及综合评价技术 熔炼浇 熔炼浇 熔炼过程动态调整控制技术 注 熔炼平台机器人操作技术 浇注过程智能控制系统后处理 后处理 基于形状感知技术的后处理设备（焊接、切割、气刨、抛丸、打磨）类别 3：工艺第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028后处理 后处理 铸件新型修复技术及装备研究实验室铸件质量、造型材料分析技术与综合评价系统检测高效、实时在线无损检测技术 三维扫描系统、自动化壁厚检测、水(气)压试验等智能化检测设备 在铸造领域的应用 重载自动运输设备物流重载立体仓储系统 抓取、翻转、搬运、起重等铸造用重载机器人 铸造过程固体废弃物（粉尘、渣、耐材等）的处理及回收利用回收 再利用 铸造余热利用 铸造废气的无害化处理 回收 再利用 铸造产品包装的减量化、回收重用、循环再 生和可降解类别 4：运行第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028铸造工业云平台 铸造工业软件、工业 APP 开发 数字化 管理 铸造行业发展大数据平台 纵向横向系统集成技术 基于人工智能技术支持的铸造原辅材料、半成品、产品的检测技 术研究 铸造智能单元的开发和应用 AR/VR/MR 等技术在铸造生产中的应用 智能生产 基于人工智能的铸造排产系统 边缘计算在智能铸造中的应用 铸造产品全过程追溯 生产成本精细化管控 智能生产 协同制造模式探索应用类别 4：运行第二层 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028绿色智能铸造远程运维平台建设 远程运维 基于远程运维大数据服务的铸造智能装备优化设计平台 绿色铸造标准体系 智能铸造标准体系 铸造增材制造标准体系 标准化 推广 绿色智能铸造示范工厂建设 绿色智能铸造示范园区建设 在线检测（材料、尺寸、温度、流量、无损）技术体系建立 铸造防尘技术规程建立 绿色智能铸造复合型人才培养 线上线下相结合的铸造行业培训体系 人才培养 铸造行业产教融合深入推进 新技术条件下的铸造专业新课程开发第二章中国绿色智能铸造关键共性技术 研发项目指南（ 研发项目指南（2018） 2018）（征求意见稿）为加快实现铸造行业绿色智能转型升级，集众智、汇众力，推动实施 绿色智能铸造关键共性技术研发及产业化，中国智能铸造产业联盟秘书处 牵头组织编写了“中国绿色智能铸造发展路线图”（以下简称路线图）。